CN109696325B - 一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其采用插入的方式，可以对完整的土壤样品进行采样，保证土壤采样以不被破坏的方式取出，本发明可以适应于各种硬度土壤的采样，在采样时，简单方便，利用速凝剂速凝的方式，对取样内筒的样品的底部进行辅助固定，可以保证取样的完整性，提高后续研究处理的准确性，便于对不同层次和深度的土壤进行分析与研究，本发明辅助外筒和很好的保护采样内筒内土壤的完整性，便于采样内筒在后续拔出时内部的土壤不会受到外力破坏或者脱落，提高了可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复用采样技术领域，具体是一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置。
背景技术
对于重金属矿区来说，随着重金属的不断开采，重金属的污染也越加严重。过量重金属不仅可引起植物生理功能紊乱、营养失调，而且还会随着植物转移至上层食物链的群体，对于人们的健康产生极大的不良影响。尤其是镉、钴、硒等元素对动物和人类健康造成危害的风险极大。而且，重金属不能被微生物降解，是环境长期、潜在的污染物，因土壤胶体和颗粒物的吸附作用，长期存在于土壤中，与土壤中的配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子、腐蚀质等)作用，生成络合物或螯合物，导致重金属在土壤中有更大的溶解度和迁移活性，土壤重金属可以通过食物链被生物富集，产生生物放大作用，重金属的形态不同，其活性与毒性不同，土壤pH、Eh、颗粒物以及有机质含量等条件深刻影响它在土壤中的迁移和转化。
为了对重金属污染的矿区土壤进行修复，需要对土壤的情况进行深入研究与分析，以便寻找合适的修复手段，而为了对土壤情况进行深入研究与分析，就需要对土壤情况进行取样，而目前的取样装置难以将土壤进行原形态的取出，导致难以对土壤的不同深度和层次进行深入分析。
因此，本发明提供了一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，包括取样固定盘、升降支撑机构、取样内筒、辅助外筒、转动驱动机构和速凝剂注浆机构，其中，所述取样固定盘为圆盘结构，且所述取样固定盘上可拆卸的圆周阵列支撑连接设置有多组升降支撑机构；其特征在于，
所述取样固定盘的中心位置设置有与之同轴的转动驱动机构；
所述转动驱动机构的输出端连接有连轴组件，所述连轴组件与所述取样内筒、辅助外筒均为可拆卸的连接，以便使得所述转动驱动机构可驱动所述取样内筒、辅助外筒均绕自身轴线转动；
且所述取样内筒同轴套设在所述辅助外筒内，且所述取样内筒与所述辅助外筒之间设置有1-3mm的间隙；
所述辅助外筒上沿着其轴向延伸设置有注浆孔，所述注浆孔与所述速凝剂注浆机构连通；
所述辅助外筒的中心孔的底部内壁上设置有浆液环槽，所述浆液环槽与所述注浆孔连通；所述取样内筒为具有采样腔的薄壁结构，且薄壁的厚度为2-5mm；
所述辅助外筒的插入深度大于所述取样内筒的插入深度。
进一步，作为优选，所述取样内筒的内壁上设置有呈螺旋布置的凸起，且所述取样内筒的顶部与所述连轴组件连接的位置处为实体结构，以便使得所述采样腔为盲孔结构，且所述采用内筒的上端部设置有与采样腔连通的泄气孔，所述取样内筒的底端为尖端结构。
进一步，作为优选，所述辅助外筒的顶部为与所述连轴组件相对接配合的卡环，所述辅助外筒的上端设置有与注浆孔连通的径向接头孔，所述径向接头孔与速凝剂注浆机构连通，所述辅助外筒的底部为尖端结构，且所述浆液环槽位于所述尖端结构的内侧，且所述浆液环槽的槽口倾斜向下且朝向所述辅助外筒的径向内侧布置。
进一步，作为优选，所述连轴组件包括连接套座，所述连接套座的上端固定设置在所述转动驱动机构的输出端，所述连接套座的下端中心设置有卡槽一，所述卡槽一与所述取样内筒的上端套接配合，所述连接套座的下端位于所述卡槽一的外侧同轴设置有卡槽二，所述卡槽二与所述卡环套接配合，所述连接套座的圆周上还设置有多个圆周阵列布置的锁紧螺杆，所述锁紧螺杆沿着所述连接套座的径向方向延伸，且所述锁紧螺杆穿过所述卡槽二后能够伸入所述卡槽一内，所述卡环上设置有径向锁紧孔，所述取样内筒的上端的周壁上设置有卡口，所述锁紧螺杆能够穿过所述径向锁紧孔，且能够与所述卡扣抵接配合。
进一步，作为优选，所述速凝剂注浆机构包括注浆泵、控制阀和注浆接头，其中，所述注浆泵与所述注浆接头采用高压管连接，所述高压管上设置有所述控制阀，所述注浆接头连接至所述径向接头孔。
进一步，作为优选，所述取样固定盘上设置有多段圆周阵列的弧形槽结构，所述弧形槽结构包括内弧槽和外弧槽，所述升降支撑机构采用锁紧螺帽可拆卸的锁紧固定在所述内弧槽和外弧槽上。
进一步，作为优选，所述升降支撑机构包括连接座板、连接座、升降气压杆和底盘，其中，所述连接座板的一侧采用所述锁紧螺帽锁紧连接在所述取样固定盘上，所述连接座板的另一侧的底部设置有至少两个连接座，所述连接座上设置有螺纹孔，所述升降气压杆的活塞杆的顶部设置有与所述连接座的螺纹孔螺纹连接的螺纹接头，所述升降气压杆的底部固定在所述底盘上，所述底盘为盘体结构。
进一步，作为优选，各个所述升降支撑机构的升降气压杆采用同一气压升降泵统一控制。
进一步，作为优选，所述转动驱动机构包括转动驱动电机和电机固定座，所述转动驱动电机采用电机固定座固定在所述取样固定盘的中心上端面，且所述转动驱动电机的输出端向下穿过所述取样固定盘的中心孔，且与所述连轴组件固定连接。
进一步，本发明提供了一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置进行插入取样的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(i)根据采样位置，将升降支撑机构连接好，以便于对取样固定盘进行固定支撑，将升级支撑机构升至一定高度；
(ii)将所述取样内筒的上端连接于所述转动驱动机构的输出端的连轴组件上，利用转动驱动机构和升降支撑机构将所述取样内筒垂直的伸入待采样土壤位置；
(iii)将所述取样内筒与所述连轴组件拆卸开，将所述升降支撑机构升起；
(iv)将辅助外筒连接于连轴组件中，再将辅助外筒以同轴套设于所述取样内筒的方式插入土壤中；
(v)将辅助外筒和取样内筒的上端同时固定连接于所述连轴组件上，利用速凝剂注浆机构对辅助外筒的注浆环槽进行注浆，且边上提辅助外筒边注浆，待注浆完成凝固后，将所述取样内筒、辅助外筒同时拔出即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其采用插入的方式，可以对完整的土壤样品进行采样，保证土壤采样以不被破坏的方式取出，本发明可以适应于各种硬度土壤的采样，在采样时，简单方便，利用速凝剂速凝的方式，对取样内筒的样品的底部进行辅助固定，可以保证取样的完整性，提高后续研究处理的准确性，便于对不同层次和深度的土壤进行分析与研究，本发明辅助外筒和很好的保护取样内筒内土壤的完整性，便于取样内筒在后续拔出时内部的土壤不会受到外力破坏或者脱落，提高了可靠性。
附图说明
图1为一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置的使用状态结构示意图；
图2为一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置的外观结构示意图；
图3为一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置的取样内筒安装结构示意图。
图4为一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置的辅助外筒结构示意图；
图5为一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置的连轴组件结构示意图；
具体实施方式
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其包括取样固定盘1、升降支撑机构、取样内筒11、辅助外筒9、转动驱动机构和速凝剂注浆机构，其中，所述取样固定盘1为圆盘结构，且所述取样固定盘1上可拆卸的圆周阵列支撑连接设置有多组升降支撑机构；其特征在于，
所述取样固定盘1的中心位置设置有与之同轴的转动驱动机构；
所述转动驱动机构的输出端连接有连轴组件，所述连轴组件与所述取样内筒11、辅助外筒9均为可拆卸的连接，以便使得所述转动驱动机构可驱动所述取样内筒11、辅助外筒9均绕自身轴线转动；
且所述取样内筒11同轴套设在所述辅助外筒9内，且所述取样内筒与所述辅助外筒之间设置有1-3mm的间隙；
所述辅助外筒9的外筒本体20上沿着其轴向延伸设置有注浆孔23，所述注浆孔23与所述速凝剂注浆机构连通；
所述辅助外筒9的外筒本体20的中心孔的底部内壁上设置有浆液环槽24，所述浆液环槽与所述注浆孔连通；所述取样内筒的内筒本体18为具有采样腔的薄壁结构，且薄壁的厚度为2-5mm；
所述辅助外筒9的插入深度大于所述取样内筒11的插入深度。
在本实施例中，所述取样内筒11的内壁上设置有呈螺旋布置的凸起，且所述取样内筒的顶部与所述连轴组件连接的位置处为实体结构，以便使得所述采样腔为盲孔结构，且所述采用内筒的上端部设置有与采样腔连通的泄气孔，所述取样内筒的底端为尖端结构。
所述辅助外筒9的顶部为与所述连轴组件相对接配合的卡环21，所述辅助外筒9的上端设置有与注浆孔连通的径向接头孔22，所述径向接头孔22与速凝剂注浆机构连通，所述辅助外筒的底部为尖端结构，且所述浆液环槽24位于所述尖端结构的内侧，且所述浆液环槽的槽口24倾斜向下且朝向所述辅助外筒的径向内侧布置。
如图5，所述连轴组件包括连接套座14，所述连接套座14的上端固定设置在所述转动驱动机构的输出端，所述连接套座14的下端中心设置有卡槽一，所述卡槽一与所述取样内筒的上端套接配合，所述连接套座14的下端位于所述卡槽一的外侧同轴设置有卡槽二17，所述卡槽二17与所述卡环套接配合，所述连接套座的圆周上还设置有多个圆周阵列布置的锁紧螺杆15，所述锁紧螺杆15沿着所述连接套座的径向方向延伸，且所述锁紧螺杆15穿过所述卡槽二后能够伸入所述卡槽一内，所述卡环21上设置有径向锁紧孔，所述取样内筒的上端的周壁上设置有卡口，所述锁紧螺杆能够穿过所述径向锁紧孔，且能够与所述卡扣抵接配合，锁紧螺杆15的外端设置有锁紧旋钮16。
作为较佳的实施例，所述速凝剂注浆机构包括注浆泵27、控制阀26和注浆接头25，其中，所述注浆泵27与所述注浆接头25采用高压管连接，所述高压管上设置有所述控制阀26，所述注浆接头25连接至所述径向接头孔22。
所述取样固定盘上设置有多段圆周阵列的弧形槽结构，所述弧形槽结构包括内弧槽10和外弧槽3，所述升降支撑机构采用锁紧螺帽4可拆卸的锁紧固定在所述内弧槽10和外弧槽3上。
所述升降支撑机构包括连接座板5、连接座6、升降气压杆7和底盘8，其中，所述连接座板5的一侧采用所述锁紧螺帽4锁紧连接在所述取样固定盘1上，所述连接座板的另一侧的底部设置有至少两个连接座6，所述连接座6上设置有螺纹孔，所述升降气压杆7的活塞杆的顶部设置有与所述连接座的螺纹孔螺纹连接的螺纹接头13，所述升降气压杆的底部固定在所述底盘8上，所述底盘8为盘体结构。
各个所述升降支撑机构的升降气压杆7采用同一气压升降泵统一控制。所述转动驱动机构包括转动驱动电机2和电机固定座12，所述转动驱动电机2采用电机固定座12固定在所述取样固定盘1的中心上端面，且所述转动驱动电机的输出端向下穿过所述取样固定盘的中心孔，且与所述连轴组件固定连接。
在本发明中，本发明提供了一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置进行插入取样的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(i)根据采样位置，将升降支撑机构连接好，以便于对取样固定盘进行固定支撑，将升级支撑机构升至一定高度；
(ii)将所述取样内筒的上端连接于所述转动驱动机构的输出端的连轴组件上，利用转动驱动机构和升降支撑机构将所述取样内筒垂直的伸入待采样土壤19位置；
(iii)将所述取样内筒与所述连轴组件拆卸开，将所述升降支撑机构升起；
(iv)将辅助外筒连接于连轴组件中，再将辅助外筒以同轴套设于所述取样内筒的方式插入土壤中；
(v)将辅助外筒和取样内筒的上端同时固定连接于所述连轴组件上，利用速凝剂注浆机构对辅助外筒的注浆环槽进行注浆，且边上提辅助外筒边注浆，待注浆完成凝固后，将所述取样内筒、辅助外筒同时拔出即可。
本发明采用插入的方式，可以对完整的土壤样品进行采样，保证土壤采样以不被破坏的方式取出，本发明可以适应于各种硬度土壤的采样，在采样时，简单方便，利用速凝剂速凝的方式，对取样内筒的样品的底部进行辅助固定，可以保证取样的完整性，提高后续研究处理的准确性，便于对不同层次和深度的土壤进行分析与研究，本发明辅助外筒和很好的保护取样内筒内土壤的完整性，便于取样内筒在后续拔出时内部的土壤不会受到外力破坏或者脱落，提高了可靠性。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，包括取样固定盘、升降支撑机构、取样内筒、辅助外筒、转动驱动机构和速凝剂注浆机构，其中，所述取样固定盘为圆盘结构，且所述取样固定盘上可拆卸的圆周阵列支撑连接设置有多组升降支撑机构；其特征在于，
所述取样固定盘的中心位置设置有与之同轴的转动驱动机构；
所述转动驱动机构的输出端连接有连轴组件，所述连轴组件与所述取样内筒、辅助外筒均为可拆卸的连接，以便使得所述转动驱动机构可驱动所述取样内筒、辅助外筒均绕自身轴线转动；
且所述取样内筒同轴套设在所述辅助外筒内，且所述取样内筒与所述辅助外筒之间设置有1-3mm的间隙；
所述辅助外筒上沿着其轴向延伸设置有注浆孔，所述注浆孔与所述速凝剂注浆机构连通；
所述辅助外筒的中心孔的底部内壁上设置有浆液环槽，所述浆液环槽与所述注浆孔连通；所述取样内筒为具有采样腔的薄壁结构，且薄壁的厚度为2-5mm；
所述辅助外筒的插入深度大于所述取样内筒的插入深度；
所述取样内筒的内壁上设置有呈螺旋布置的凸起，且所述取样内筒的顶部与所述连轴组件连接的位置处为实体结构，以便使得所述采样腔为盲孔结构，且所述取样内筒的上端部设置有与采样腔连通的泄气孔，所述取样内筒的底端为尖端结构；
所述辅助外筒的顶部为与所述连轴组件相对接配合的卡环，所述辅助外筒的上端设置有与注浆孔连通的径向接头孔，所述径向接头孔与速凝剂注浆机构连通，所述辅助外筒的底部为尖端结构，且所述浆液环槽位于所述尖端结构的内侧，且所述浆液环槽的槽口倾斜向下且朝向所述辅助外筒的径向内侧布置；
所述连轴组件包括连接套座，所述连接套座的上端固定设置在所述转动驱动机构的输出端，所述连接套座的下端中心设置有卡槽一，所述卡槽一与所述取样内筒的上端套接配合，所述连接套座的下端位于所述卡槽一的外侧同轴设置有卡槽二，所述卡槽二与所述卡环套接配合，所述连接套座的圆周上还设置有多个圆周阵列布置的锁紧螺杆，所述锁紧螺杆沿着所述连接套座的径向方向延伸，且所述锁紧螺杆穿过所述卡槽二后能够伸入所述卡槽一内，所述卡环上设置有径向锁紧孔，所述取样内筒的上端的周壁上设置有卡口，所述锁紧螺杆能够穿过所述径向锁紧孔，且能够与所述卡口抵接配合。
2.根据权利要求1所述的一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其特征在于，所述速凝剂注浆机构包括注浆泵、控制阀和注浆接头，其中，所述注浆泵与所述注浆接头采用高压管连接，所述高压管上设置有所述控制阀，所述注浆接头连接至所述径向接头孔。
3.根据权利要求2所述的一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其特征在于，所述取样固定盘上设置有多段圆周阵列的弧形槽结构，所述弧形槽结构包括内弧槽和外弧槽，所述升降支撑机构采用锁紧螺帽可拆卸的锁紧固定在所述内弧槽和外弧槽上。
4.根据权利要求3所述的一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其特征在于，所述升降支撑机构包括连接座板、连接座、升降气压杆和底盘，其中，所述连接座板的一侧采用所述锁紧螺帽锁紧连接在所述取样固定盘上，所述连接座板的另一侧的底部设置有至少两个连接座，所述连接座上设置有螺纹孔，所述升降气压杆的活塞杆的顶部设置有与所述连接座的螺纹孔螺纹连接的螺纹接头，所述升降气压杆的底部固定在所述底盘上，所述底盘为盘体结构。
5.根据权利要求4所述的一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其特征在于，各个所述升降支撑机构的升降气压杆采用同一气压升降泵统一控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置，其特征在于，所述转动驱动机构包括转动驱动电机和电机固定座，所述转动驱动电机采用电机固定座固定在所述取样固定盘的中心上端面，且所述转动驱动电机的输出端向下穿过所述取样固定盘的中心孔，且与所述连轴组件固定连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种基于矿区重金属土壤修复的插入式取样装置进行插入取样的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（i）根据采样位置，将升降支撑机构连接好，以便于对取样固定盘进行固定支撑，将升降支撑机构升至一定高度；
（ii）将所述取样内筒的上端连接于所述转动驱动机构的输出端的连轴组件上，利用转动驱动机构和升降支撑机构将所述取样内筒垂直的伸入待采样土壤位置；
（iii）将所述取样内筒与所述连轴组件拆卸开，将所述升降支撑机构升起；
（iv）将辅助外筒连接于连轴组件中，再将辅助外筒以同轴套设于所述取样内筒的方式插入土壤中；
（v）将辅助外筒和取样内筒的上端同时固定连接于所述连轴组件上，利用速凝剂注浆机构对辅助外筒的注浆环槽进行注浆，且边上提辅助外筒边注浆，待注浆完成凝固后，将所述取样内筒、辅助外筒同时拔出即可。
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